硅石的性質(zhì)及評價(jià) 1.外觀性質(zhì) 外觀性質(zhì)主要是硅石的外形、斷面、顏色、光澤、夾雜物等。通過外觀，可以初步判定硅石是結(jié)晶硅石還是膠結(jié)硅石，是否是脈石英等。 結(jié)晶硅石外觀一般呈乳白色、灰白色、淡黃色以及紅褐色。有鮮明的光澤，斷面平滑連續(xù)，并帶有銳利棱角，硬度、強(qiáng)度都很大。脈石英呈致密塊狀，純白色，半透明，發(fā)油脂光澤，斷面呈貝殼狀，石英結(jié)晶顆粒多在2mm以上，肉眼可辨。 膠結(jié)硅石外觀有白色、灰白色、黃灰色、黑色、紅色等，斷面致密，呈貝殼狀，沒有明顯的粒狀組織結(jié)構(gòu)，斷面的銳棱不明顯，幾乎沒有光澤。 優(yōu)良的硅石應(yīng)該呈致密塊狀，有時(shí)有貝殼狀或鱗狀斷面，沒有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，在層與層之間沒有夾雜物，并且不帶石灰石外殼。其顏色取決于雜質(zhì)，通常鐵質(zhì)化合物使硅石呈紅褐色，有機(jī)物雜質(zhì)則使硅石帶灰色、黑色等。 2.組織結(jié)構(gòu) 研究硅石的微觀組織結(jié)構(gòu)對評價(jià)硅石的質(zhì)量很重要。用它可以正確判定硅石的結(jié)晶類型、石英顆粒的大小與分布、雜質(zhì)及分布狀況。我國主要產(chǎn)地硅石的顯微結(jié)構(gòu)特征如表所列。 硅石的顯微結(jié)構(gòu)特征 產(chǎn)地 分類 顯微結(jié)構(gòu)特征 山西五臺 膠結(jié)硅石 細(xì)晶結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小以0.005～0.01mm為主，結(jié)晶小，孔隙多，雜質(zhì)量較多 遼寧石門 結(jié)晶硅石 以鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小一般為0.2～0.6mm，較大為0.3mm，晶粒大小比較均勻，雜質(zhì)較少 山東王村 結(jié)晶硅石 以齒狀結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小在1mm左右，晶粒大小不均勻，雜質(zhì)也較多 河南鐵門 結(jié)晶硅石 以鑲嵌結(jié)構(gòu)和齒狀結(jié)構(gòu)為主，晶粒為0.15～0.25mm，雜質(zhì)較少 江蘇江陰 結(jié)晶硅石 以鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小為0.1～0.2mm，有少量雜質(zhì) 湖南湘鄉(xiāng) 結(jié)晶硅石 以鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小為0.8～1.0mm，較大為1～1.5的粗晶 內(nèi)蒙包頭 結(jié)晶硅石 以粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，晶粒大小為0.2～0.5mm，另一種為0.4～0.7mm，晶粒大小不均勻 重慶 結(jié)晶硅石 全晶質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，晶粒大小以0.1～0.5mm為主。大小顆粒不均。大結(jié)晶之間接觸平滑，膨脹大，雜質(zhì)較多 根據(jù)硅石的顯微特征在一定程度上可以判斷硅石的加熱性質(zhì)與轉(zhuǎn)變情況，為制磚提供工藝依據(jù)。膠結(jié)硅石的活性較大，其轉(zhuǎn)變速度比結(jié)晶硅石快；膠結(jié)物愈多，其轉(zhuǎn)變速度愈快。石英顆粒的粗細(xì)及變形程度也影響轉(zhuǎn)變速度，一般結(jié)晶顆粒粗大的較細(xì)小的慢。對于結(jié)晶硅石，如果石英結(jié)晶比較小，粒度大小不一，并以鋸齒狀結(jié)構(gòu)交錯(cuò)緊密結(jié)合，則煅燒時(shí)容易轉(zhuǎn)變，膨脹也不大，并且不易松散；如果硅石的石英結(jié)晶較大且直徑大小接近并呈圓形，則燒成膨脹大，轉(zhuǎn)變慢，易松散，燒成容易產(chǎn)生裂紋，硅磚的氣孔率高，強(qiáng)度低。 3.化學(xué)成分與耐火度 硅石中SiO2是主成分，Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等均為雜質(zhì)。硅石的化學(xué)成分愈純，SiO2含量愈高，其耐火度也愈高。一般要求：SiO2≥96%，Na2O+K2O≤0.2%～0.4%。 Al2O3的存在除增加硅石在高溫下形成液體的趨勢外，還會延緩硅石的分解。Al2O3含量多時(shí)還會顯著降低磚體的荷重軟化點(diǎn)，Al2O3為2%，荷重軟化點(diǎn)降低125°C；Al2O3為6%時(shí)，則降低275°C。因此，一般控制Al2O3＜1.3%，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅磚時(shí)則需要＜0.5%。Na2O、K2O是很強(qiáng)的熔劑，一方面它是顯著降低硅石的耐火度，另一方面它們又能促進(jìn)石英的轉(zhuǎn)變，對Na2O+K2O的要求是一般不超過0.2%～0.4%。Fe2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)對硅石質(zhì)量的影響不像K2O、Na2O、Al2O3那樣大，如果它們呈分散狀態(tài)存在，可視為有益組分。TiO2不影響石英的轉(zhuǎn)化，但研究表明添加金紅石（TiO2）的降低硅磚的氣孔率，提高體積密度，促進(jìn)燒結(jié)，從而提高硅磚導(dǎo)熱率，并改善熱震穩(wěn)定性，此點(diǎn)對焦?fàn)t用硅磚尤為有用。實(shí)踐證明，加入1.5%的金紅石效果較好。如果單用化學(xué)成分和耐火度來決定硅石質(zhì)量的優(yōu)劣，那是不夠的，還必須考慮其組織結(jié)構(gòu)、煅燒性質(zhì)等因素。有些硅石原料，如脈石英，化學(xué)成分很純，耐火度很高，但不是制造硅磚的理想原料，因?yàn)樗Y(jié)晶顆粒大，膨脹性高，石英難于轉(zhuǎn)化，而且燒成時(shí)易開裂。 中國主要產(chǎn)地的硅石化學(xué)成分與耐火度如表所列。 表硅石的化學(xué)成分及耐火度 產(chǎn)地 硅石類型 化學(xué)成分/% 　　　　　　　　　　　 耐火度 /°C 　　　　　　　　　SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO LiI 遼寧石門 結(jié)晶硅石 98.62 0.35 0.58 0.09 微 0.22 1730～1750 河南鐵門 結(jié)晶硅石 98.47 0.42 0.63 0.18 0.13 0.17 1750～1770 山東王村 結(jié)晶硅石 97.07 0.51 0.82 0.07 0.37 0.39 1750 山西五臺 膠結(jié)硅石 95.72 1.61 1.80 微 0.29 0.16 1690～1710 江蘇江陰 結(jié)晶硅石 97.88 0.31 0.46 微 0.31 0.10 1730～1750 浙江杭州 結(jié)晶硅石 98.04 0.67 0.65 微 0.21 0.04 1730～1750 安徽合肥 結(jié)晶硅石 98.62 0.56 0.31 0.08 0.20 0.10 - 湖南湘鄉(xiāng) 結(jié)晶硅石 98.42 0.34 0.96 0.28 微 0.08 1730 重慶 結(jié)晶硅石 98.84 0.40 0.47 0.04 0.07 - 1730～1750 廣西柳城 結(jié)晶硅石 99.14 0.40 0.05 0.10 - - 1750 吉林江密峰 脈石英 98.48 0.06 0.38 0.07 0.05 1.00 1770 內(nèi)蒙包頭 結(jié)晶硅石 97.75 1.60 微 0.15 0.13 0.39 1730～1750 4.硅石的致密程度與轉(zhuǎn)變速度 硅石的致密程度、轉(zhuǎn)變速度與制磚工藝密切相關(guān)。不致密的硅石不能用于制造重要用途的硅磚，但可以細(xì)磨成粉后與致密硅石配合使用，而多孔的硅石則不能用于制造硅磚。膠結(jié)硅石的轉(zhuǎn)變速度較快，結(jié)晶硅石的轉(zhuǎn)變速度一般較慢或極慢。用于硅磚配料時(shí)，快速轉(zhuǎn)變的硅石燒成溫度應(yīng)降低，礦化劑的加入量也應(yīng)適當(dāng)減少；對于較難轉(zhuǎn)變的硅石，應(yīng)采用細(xì)顆粒配料并加入適量的礦化劑。中國主要產(chǎn)地硅石的致密程度和轉(zhuǎn)變速度列于表1-7中。 在評價(jià)硅石原料的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)硅磚的品種及應(yīng)用領(lǐng)域，對上述性質(zhì)進(jìn)行綜合分析，確定出合理的配比及生產(chǎn)工藝條件。 表1-7硅石的致密程度與轉(zhuǎn)變速度 產(chǎn)地 生料 1450°C燒后保溫1小時(shí) 晶粒大小/mm 吸水率/% 氣孔率/% 真比重 吸水率/% 氣孔率/% 真比重 遼寧石門 0.16 0.42 2.64 1.68 4.19 2.57 0.2～0.6 山東王村 2.36 5.82 2.66 6.68 14.4 2.56 1.0 江蘇江陰 0.22 0.57 2.65 1.48 3.74 2.68 0.1～0.2 湖南湘鄉(xiāng) 0.65 1.69 2.64 8.58 17.4 2.56 0.8～1.0 河南鐵門 0.46 1.20 2.66 2.78 6.70 2.59 0.15～0.25 浙江杭州 0.50 1.32 2.66 3.82 8.92 2.61 0.5～0.6 重慶 1.48 3.70 2.65 5.06 11.6 2.57 0.1～0.5 安徽合肥 0.27 0.72 2.65 2.51 6.20 2.60 0.2～0.5 山西五臺 1.07 2.74 2.67 2.63 6.03 2.40 0.005～0.01